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編者按：美國圣路易斯華盛頓大學(xué)麥凱維工程學(xué)院的研究小組開發(fā)出了一種大功率燃料電池，能夠以更低的成本為多種運(yùn)輸模式提供動力，包括無人水下航行器、無人機(jī)，甚至電動飛機(jī)等。

交通運(yùn)輸業(yè)是美國經(jīng)濟(jì)中最大的能源消耗行業(yè)之一，如何使其更加清潔高效，一直備受關(guān)注。即便越來越多的人使用電動汽車，但由于動力和能源的需求，設(shè)計(jì)電動飛機(jī)、輪船和潛艇要困難得多。

最近，美國圣路易斯華盛頓大學(xué)麥凱維工程學(xué)院的研究小組開發(fā)出了一種大功率燃料電池，并推動了這一領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。由Roma B、Raymond H和Vijay Ramani組成的研究小組開發(fā)出了一種直接硼氫化物燃料電池，其工作電壓是當(dāng)今商用燃料電池的兩倍。相關(guān)文章發(fā)表在《自然能源》雜志上。

文章稱，使用這種獨(dú)特的pH梯度微級雙極界面（PMBI）這一先進(jìn)技術(shù)，能夠以更低的成本為多種運(yùn)輸模式提供動力，包括無人水下航行器、無人機(jī)，甚至電動飛機(jī)等。

“pH梯度微級雙極界面是這項(xiàng)技術(shù)的核心。”化學(xué)工程教授Ramani說，“它允許我們在水下用液體反應(yīng)物和產(chǎn)物來運(yùn)行燃料電池，中性浮力在潛水器上起重要作用，同時我們也可以將其應(yīng)用于無人機(jī)飛行等大功率設(shè)備。”

華盛頓大學(xué)開發(fā)的燃料電池是在一個電極上使用酸性電解質(zhì)，另一個電極上使用堿性電解質(zhì)。一般來說，酸和堿相互接觸時，反應(yīng)速度很快。Ramani說，比一根頭發(fā)還細(xì)的pH梯度微級雙極界面是重要的技術(shù)突破。利用McKelvey工程學(xué)院開發(fā)的膜技術(shù)，PMBI可以阻止酸和堿的混合，形成明顯的pH梯度，從而使得該系統(tǒng)成功運(yùn)行。

Ramani研究小組的科學(xué)家Shrihari Sankarasubramanian說：“以前的嘗試是要實(shí)現(xiàn)這種酸堿分離，但未能合成并充分表征PMBI上的pH梯度。”“應(yīng)用一種結(jié)合電分析技術(shù)的新型電極設(shè)計(jì)，我們能夠清晰地看到酸和堿仍然是保持分離的狀態(tài)。”

Ramani實(shí)驗(yàn)室的博士生、第一作者Zhongyang Wang補(bǔ)充道：“當(dāng)我們的新型薄膜合成的PBMI被證明是有效的，我們就對燃料電池裝置進(jìn)行了優(yōu)化，并確定了最佳的操作條件，以實(shí)現(xiàn)高性能燃料電池。”這是一個巨大的挑戰(zhàn)，同時也為開發(fā)新的離子交換膜提供了有益的途徑，從而使pH梯度微級雙極界面得以實(shí)現(xiàn)。

“這是一項(xiàng)非常具有前景的技術(shù)，我們現(xiàn)在準(zhǔn)備把它擴(kuò)大到潛水器和無人機(jī)上。”Ramani說。

原標(biāo)題:新燃料電池或能“上天入海”